Linux設備驅動開發(fā)詳解

第1篇 Linux設備驅動入門
　第1章 設備驅動概述
　　1.1 設備驅動的作用
　　1.2 無操作系統(tǒng)時的設備驅動
　　1.3 有操作系統(tǒng)時的設備驅動
　　1.4 Linux設備驅動
　　　1.4.1 設備的分類及特點
　　　1.4.2 Linux設備驅動與整個軟硬件系統(tǒng)的關系
　　　1.4.3 編寫Linux設備驅動的技術基礎
　　　1.4.4 Linux設備驅動的學習方法
　　1.5 設備驅動的HelloWorld：LED驅動
　　　1.5.1 無操作系統(tǒng)時的LED驅動
　　　1.5.2 Linux系統(tǒng)下的LED驅動
　第2章 驅動設計的硬件基礎
　　2.1 處理器
　　　2.1.1 通用處理器
　　　2.1.2 數(shù)字信號處理器
　　2.2 存儲器
　　2.3 接口與總線
　　　2.3.1 串口
　　　2.3.2 I2C總線
　　　2.3.3 USB
　　　2.3.4 以太網(wǎng)接口
　　　2.3.5 ISA總線
　　　2.3.6 PCI和cPCI
　　2.4 CPLD和FPGA
　　　2.5 原理圖分析
　　　2.5.1 原理圖分析的內容
　　　2.5.2 原理圖的分析方法
　　2.6 硬件時序分析
　　　2.6.1 時序分析的概念
　　　2.6.2 典型硬件時序
　　2.7 儀器儀表使用
　　　2.7.1 萬用表
　　　2.7.2 示波器
　　　2.7.3 邏輯分析儀
　　2.8 總結
　第3章 Linux內核及內核編程
　　3.1 Linux內核的發(fā)展與演變
　　3.2 Linux2.6內核的特點
　　3.3 Linux內核的組成
　　　3.3.1 Linux內核源代碼目錄結構
　　　3.3.2 Linux內核的組成部分
　　　3.3.3 Linux內核空間與用戶空間
　　3.4 Linux內核的編譯及加載
　　　3.4.1 Linux內核的編譯
　　　3.4.2 Kconfig和Makefile
　　　3.4.3 Linux內核的引導
　　3.5 Linux下的C編程
　　　3.5.1 Linux程序命名習慣
　　　3.5.2 GNUC與ANSIC
　　　3.5.3 do{}while(0)
　　　3.5.4 goto
　　3.6 總結
第2篇 Linux設備驅動核心理論
　第4章 Linux內核模塊
　　4.1 Linux內核模塊簡介
　　4.2 Linux內核模塊的程序結構
　　4.3 模塊加載函數(shù)
　　4.4 模塊卸載函數(shù)
　　4.5 模塊參數(shù)
　　4.6 導出符號
　　4.7 模塊聲明與描述
　　4.8 模塊的使用計數(shù)
　　4.9 模塊的編譯
　　4.10 模塊與GPL
　　4.11 總結
　第5章 Linux文件系統(tǒng)與設備文件系統(tǒng)
　　5.1 Linux文件操作
　　　5.1.1 文件操作的相關系統(tǒng)調用
　　　5.1.2 C庫函數(shù)的文件操作
　　5.2 Linux文件系統(tǒng)
　　　5.2.1 Linux文件系統(tǒng)目錄結構
　　　5.2.2 Linux文件系統(tǒng)與設備驅動
　　5.3 devfs設備文件系統(tǒng)
　　5.4 udev設備文件系統(tǒng)
　　　5.4.1 udev與devfs的區(qū)別
　　　5.4.2 sysfs文件系統(tǒng)與Linux設備模型
　　　5.4.3 udev的組成
　　　5.4.4 udev規(guī)則文件
　　　5.4.5 創(chuàng)建和配置udev
　　5.5 總結
　第6章 字符設備驅動
　　6.1 Linux字符設備驅動結構
　　　6.1.1 cdev結構體
　　　6.1.2 分配和釋放設備號
　　　6.1.3 file_operations結構體
　　　6.1.4 Linux字符設備驅動的組成
　　6.2 globalmem虛擬設備實例描述
　　6.3 globalmem設備驅動
　　　6.3.1 頭文件、宏及設備結構體
　　　6.3.2 加載與卸載設備驅動
　　　6.3.3 讀寫函數(shù)
　　　6.3.4 seek()函數(shù)
　　　6.3.5 ioctl()函數(shù)
　　　6.3.6 使用文件私有數(shù)據(jù)
　　6.4 globalmem驅動在用戶空間的驗證
　　6.5 總結
　第7章 Linux設備驅動中的并發(fā)控制
　　7.1 并發(fā)與競態(tài)
　　7.2 中斷屏蔽
　　7.3 原子操作
　　　7.3.1 整型原子操作
　　　7.3.2 位原子操作
　　7.4 自旋鎖
　　　7.4.1 自旋鎖的使用
　　　7.4.2 讀寫自旋鎖
　　　7.4.3 順序鎖
　　　7.4.4 讀-拷貝-更新
　　7.5 信號量
　　　7.5.1 信號量的使用
　　　7.5.2 信號量用于同步
　　　7.5.3 完成量用于同步
　　　7.5.4 自旋鎖vs信號量
　　　7.5.5 讀寫信號量
　　7.6 互斥體
　　7.7 增加并發(fā)控制后的globalmem驅動
　　7.8 總結
　第8章 Linux設備驅動中的阻塞與非阻塞I/O
　　8.1 阻塞與非阻塞I/O
　　　8.1.1 等待隊列
　　　8.1.2 支持阻塞操作的globalfifo設備驅動
　　　8.1.3 在用戶空間驗證globalfifo的讀寫
　　8.2 輪詢操作
　　　8.2.1 輪詢的概念與作用
　　　8.2.2 應用程序中的輪詢編程
　　　8.2.3 設備驅動中的輪詢編程
　　8.3 支持輪詢操作的globalfifo驅動
　　　8.3.1 在globalfifo驅動中增加輪詢操作
　　　8.3.2 在用戶空間驗證globalfifo設備的輪詢
　　8.4 總結
　第9章 Linux設備驅動中的異步通知與異步I/O
　　9.1 異步通知的概念與作用
　　9.2 Linux異步通知編程
　　　9.2.1 Linux信號
　　　9.2.2 信號的接收
　　　9.2.3 信號的釋放
　　9.3 支持異步通知的globalfifo驅動
　　　9.3.1 在globalfifo驅動中增加異步通知
　　　9.3.2 在用戶空間驗證globalfifo的異步通知
　　9.4 Linux2.6異步I/O
　　　9.4.1 AIO概念與GNUC庫函數(shù)
　　　9.4.2 使用信號作為AIO的通知
　　　9.4.3 使用回調函數(shù)作為AIO的通知
　　　9.4.4 AIO與設備驅動
　　9.5 總結
　第10章 中斷與時鐘
　　10.1 中斷與定時器
　　10.2 Linux中斷處理程序架構
　　10.3 Linux中斷編程
　　　10.3.1 申請和釋放中斷
　　　10.3.2 使能和屏蔽中斷
　　　10.3.3 底半部機制
　　　10.3.4 實例：S3C2410實時鐘中斷
　　10.4 中斷共享
　　10.5 內核定時器
　　　10.5.1 內核定時器編程
　　　10.5.2 實例：秒字符設備
　　10.6 內核延時
　　　10.6.1 短延遲
　　　10.6.2 長延遲
　　　10.6.3 睡著延遲
　　10.7 總結
　第11章 內存與I/O訪問
　　11.1 CPU與內存和I/O
　　　11.1.1 內存空間與I/O空間
　　　11.1.2 內存管理單元MMU
　　11.2 Linux內存管理
　　11.3 內存存取
　　　11.3.1 用戶空間內存動態(tài)申請
　　　11.3.2 內核空間內存動態(tài)申請
　　　11.3.3 虛擬地址與物理地址關系
　　11.4 設備I/O端口和I/O內存的訪問
　　　11.4.1 LinuxI/O端口和I/O內存訪問接口
　　　11.4.2 申請與釋放設備I/O端口和I/O內存
　　　11.4.3 設備I/O端口和I/O內存訪問流程
　　　11.4.4 將設備地址映射到用戶空間
　　11.5 I/O內存靜態(tài)映射
　　11.6 DMA
　　　11.6.1 DMA與Cache一致性
　　　11.6.2 Linux下的DMA編程
　　11.7 總結
　第12章 Linux字符設備驅動綜合實例
　　12.1 按鍵的設備驅動
　　　12.1.1 按鍵的硬件原理
　　　12.1.2 按鍵驅動中的數(shù)據(jù)結構
　　　12.1.3 按鍵驅動的模塊加載和卸載函數(shù)
　　　12.1.4 按鍵設備驅動中斷、定時器處理程序
　　　12.1.5 按鍵設備驅動的打開、釋放函數(shù)
　　　12.1.6 按鍵設備驅動讀函數(shù)
　　12.2 觸摸屏的設備驅動
　　　12.2.1 觸摸屏的硬件原理
　　　12.2.2 觸摸屏設備驅動中數(shù)據(jù)結構
　　　12.2.3 觸摸屏驅動中的硬件控制
　　　12.2.4 觸摸屏驅動模塊加載和卸載函數(shù)
　　　12.2.5 觸摸屏驅動中斷、定時器處理程序
　　　12.2.6 觸摸屏設備驅動的打開、釋放函數(shù)
　　　12.2.7 觸摸屏設備驅動的讀函數(shù)
　　　12.2.8 觸摸屏設備驅動的輪詢與異步通知
　　　12.2.9 Linux輸入子系統(tǒng)
　　　12.3 DSPHPI的設備驅動
　　　12.3.1 HPI接口的硬件原理
　　　12.3.2 HPI接口設備驅動中數(shù)據(jù)結構
　　　12.3.3 HPI接口設備驅動的讀寫函數(shù)
　　12.4 NVRAM設備驅動
　　　12.4.1 NVRAM設備驅動的數(shù)據(jù)結構
　　　12.4.2 NVRAM設備驅動的模塊加載與卸載函數(shù)
　　　12.4.3 NVRAM設備驅動讀寫函數(shù)
　　　12.4.4 NVRAM設備驅動的seek函數(shù)
　　12.5 看門狗設備驅動
　　　12.5.1 看門狗硬件原理
　　　12.5.2 看門狗驅動中的數(shù)據(jù)結構
　　　12.5.3 看門狗驅動模塊的加載和卸載函數(shù)
　　　12.5.4 看門狗驅動探測和移除函數(shù)
　　　12.5.5 看門狗驅動的掛起和恢復函數(shù)
　　　12.5.6 看門狗驅動的打開和釋放函數(shù)
　　　12.5.7 看門狗驅動寫函數(shù)
　　12.6 總結
第3篇 Linux設備驅動實例
　第13章 Linux塊設備驅動
　　13.1 塊設備的I/O操作特點
　　13.2 Linux塊設備驅動結構
　　　13.2.1 block_device_operations結構體
　　　13.2.2 gendisk結構體
　　　13.2.3 request與bio結構體
　　　13.2.4 塊設備驅動注冊與注銷
　　13.3 Linux塊設備驅動的模塊加載與卸載
　　13.4 塊設備的打開與釋放
　　13.5 塊設備驅動的ioctl函數(shù)
　　13.6 塊設備驅動的I/O請求處理
　　　13.6.1 使用請求隊列
　　　13.6.2 不使用請求隊列
　　13.7 實例1：RamDisk驅動
　　　13.7.1 RamDisk的硬件原理
　　　13.7.2 RamDisk驅動模塊的加載與卸載
　　　13.7.3 RamDisk設備驅動block_device_operations及成員函數(shù)
　　　13.7.4 RamDiskI/O請求處理
　　13.8 實例2：IDE硬盤設備驅動
　　　13.8.1 IDE硬盤設備原理
　　　13.8.2 IDE硬盤設備驅動的block_device_operations及成員函數(shù)
　　　13.8.3 IDE硬盤設備驅動的I/O請求處理
　　　13.8.4 在內核中增加對新系統(tǒng)IDE設備的支持
　　13.9 總結
　第14章 Linux終端設備驅動
　　14.1 終端設備
　　14.2 終端設備驅動結構
　　14.3 終端設備驅動的初始化與釋放
　　　14.3.1 模塊加載與卸載函數(shù)
　　　14.3.2 打開與關閉函數(shù)
　　14.4 數(shù)據(jù)發(fā)送和接收
　　14.5 tty線路設置
　　　14.5.1 線路設置用戶空間接口
　　　14.5.2 tty驅動的set_termios函數(shù)
　　　14.5.3 tty驅動的tiocmget和tiocmset函數(shù)
　　　14.5.4 tty驅動的ioctl函數(shù)
　　14.6 UART設備驅動
　　14.7 S3C2410UART的驅動實例
　　　14.7.1 S3C2410串口硬件描述
　　　14.7.2 S3C2410串口驅動的數(shù)據(jù)結構
　　　14.7.3 S3C2410串口驅動的初始化與釋放
　　　14.7.4 S3C2410串口數(shù)據(jù)收發(fā)
　　　14.7.5 S3C2410串口線路設置
　　14.8 總結
　第15章 Linux的I2C核心、總線與設備驅動
　　15.1 Linux的I2C體系結構
　　15.2 LinuxI2C核心
　　15.3 LinuxI2C總線驅動
　　　15.3.1 I2C適配器驅動加載與卸載
　　　15.3.2 I2C總線通信方法
　　15.4 LinuxI2C設備驅動
　　　15.4.1 LinuxI2C設備驅動的模塊加載與卸載
　　　15.4.2 LinuxI2C設備驅動的i2c_driver成員函數(shù)
　　　15.4.3 LinuxI2C設備驅動的文件操作接口
　　　15.4.4 Linux的i2c-dev.c文件分析
　　15.5 S3C2410I2C總線驅動實例
　　　15.5.1 S3C2410I2C控制器硬件描述
　　　15.5.2 S3C2410I2C總線驅動總體分析
　　　15.5.3 S3C2410I2C適配器驅動的模塊加載與卸載
　　　15.5.4 S3C2410I2C總線通信方法
　　15.6 SAA7113H視頻AD芯片的I2C設備驅動實例
　　　15.6.1 SAA7113H視頻AD芯片硬件描述
　　　15.6.2 SAA7113H視頻AD芯片驅動的模塊加載與卸載
　　　15.6.3 SAA7113H設備驅動的i2c_driver成員函數(shù)
　　15.7 總結
　第16章 Linux網(wǎng)絡設備驅動
　　16.1 Linux網(wǎng)絡設備驅動的結構
　　　16.1.1 網(wǎng)絡協(xié)議接口層
　　　16.1.2 網(wǎng)絡設備接口層
　　　16.1.3 設備驅動功能層
　　　16.1.4 網(wǎng)絡設備與媒介層
　　16.2 網(wǎng)絡設備驅動的注冊與注銷
　　16.3 網(wǎng)絡設備的初始化
　　16.4 網(wǎng)絡設備的打開與釋放
　　16.5 數(shù)據(jù)發(fā)送流程
　　16.6 數(shù)據(jù)接收流程
　　16.7 網(wǎng)絡連接狀態(tài)
　　16.8 參數(shù)設置和統(tǒng)計數(shù)據(jù)
　　16.9 CS8900網(wǎng)卡設備驅動實例
　　　16.9.1 CS8900網(wǎng)卡硬件描述
　　　16.9.2 CS8900網(wǎng)卡驅動設計分析
　　　16.9.3 CS8900網(wǎng)卡注冊、初始化與注銷
　　　16.9.4 CS8900網(wǎng)卡發(fā)送數(shù)據(jù)流程
　　　16.9.5 CS8900網(wǎng)卡接收數(shù)據(jù)流程
　　16.10 總結
　第17章 Linux音頻設備驅動
　　17.1 數(shù)字音頻設備
　　17.2 音頻設備硬件接口
　　　17.2.1 PCM接口
　　　17.2.2 IIS接口
　　　17.2.3 AC97接口
　　17.3 LinuxOSS音頻設備驅動
　　　17.3.1 OSS驅動的組成
　　　17.3.2 mixer接口
　　　17.3.3 dsp接口
　　　17.3.4 OSS用戶空間編程
　　17.4 LinuxALSA音頻設備驅動
　　　17.4.1 ALSA的組成
　　　17.4.2 card和組件管理
　　　17.4.3 PCM設備
　　　17.4.4 控制接口
　　　17.4.5 AC97API接口
　　　17.4.6 ALSA用戶空間編程
　　17.5 S3C2410+UDA1341OSS驅動實例
　　　17.5.1 S3C2410與UDA1341接口硬件描述
　　　17.5.2 注冊dsp和mixer接口
　　　17.5.3 mixer接口的I/O控制函數(shù)
　　　17.5.4 dsp接口音頻數(shù)據(jù)傳輸
　　17.6 SA1100+UDA1341ALSA驅動實例
　　　17.6.1 card注冊與注銷
　　　17.6.2 PCM設備的實現(xiàn)
　　　17.6.3 控制接口的實現(xiàn)
　　17.7 PXA255+AC97ALSA驅動實例
　　17.8 總結
　第18章 LCD設備驅動
　　18.1 LCD硬件原理
　　18.2 幀緩沖
　　　18.2.1 幀緩沖的概念
　　　18.2.2 顯示緩沖區(qū)與顯示點
　　　18.2.3 Linux幀緩沖相關數(shù)據(jù)結構與函數(shù)
　　18.3 Linux幀緩沖設備驅動結構
　　18.4 幀緩沖設備驅動的模塊加載與卸載函數(shù)
　　18.5 幀緩沖設備顯示緩沖區(qū)的申請與釋放
　　18.6 幀緩沖設備的參數(shù)設置
　　　18.6.1 定時參數(shù)
　　　18.6.2 像素時鐘
　　　18.6.3 顏色位域
　　　18.6.4 固定參數(shù)
　　18.7 幀緩沖設備驅動的fb_ops成員函數(shù)
　　18.8 LCD設備驅動的讀寫、mmap和ioctl函數(shù)
　　18.9 幀緩沖設備的用戶空間訪問
　　18.10 Linux圖形用戶界面
　　　18.10.1 Qt-X11/QtEmbedded/Qtopia
　　　18.10.2 Microwindows/Nano-X
　　　18.10.3 MiniGUI
　　18.11 實例：S3C2410LCD設備驅動
　　　18.11.1 S3C2410LCD控制器硬件描述
　　　18.11.2 S3C2410LCD驅動的模塊加載與卸載函數(shù)
　　　18.11.3 S3C2410LCD驅動的探測與移除函數(shù)
　　　18.11.4 S3C2410LCD驅動掛起與恢復函數(shù)
　　　18.11.5 S3C2410LCD驅動的fb_ops成員函數(shù)
　　18.12 總結
　第19章 Flash設備驅動
　　19.1 LinuxFlash驅動結構
　　　19.1.1 LinuxMTD系統(tǒng)層次
　　　19.1.2 LinuxMTD系統(tǒng)接口
　　　19.1.3 MTD用戶空間編程
　　19.2 NORFlash驅動
　　19.3 NANDFlash驅動
　　19.4 NORFlash驅動實例：S3C2410外圍的NORFlash驅動
　　19.5 NANDFlash驅動實例：S3C2410外圍的NANDFlash驅動
　　　19.5.1 S3C2410NAND控制器硬件描述
　　　19.5.2 nand_chip初始化和成員函數(shù)
　　　19.5.3 NAND設備驅動初始化與釋放
　　19.6 Flash文件系統(tǒng)的建立
　　　19.6.1 Flash轉換層
　　　19.6.2 CramFS
　　　19.6.3 JFFS/JFFS2
　　　19.6.4 YAFFS/YAFFS2
　　19.7 總結
　第20章 USB主機與設備驅動
　　20.1 LinuxUSB驅動層次
　　　20.1.1 主機側與設備側USB驅動
　　　20.1.2 設備、配置、接口、端點
　　20.2 USB主機驅動
　　　20.2.1 USB主機驅動的整體結構
　　　20.2.2 實例：S3C2410USB主機驅動
　　20.3 USB設備驅動
　　　20.3.1 USB設備驅動整體結構
　　　20.3.2 USB請求塊(URB)
　　　20.3.3 探測和斷開函數(shù)
　　　20.3.4 USB骨架程序
　　20.4 USB設備驅動實例
　　　20.4.1 USB串口驅動
　　　20.4.2 USB鍵盤驅動
　　20.5 總結
　第21章 PCI設備驅動
　　21.1 PCI總線與配置空間
　　　21.1.1 PCI總線的Linux描述
　　　21.1.2 PCI設備的Linux描述
　　　21.1.3 PCI配置空間訪問
　　21.2 PCI設備驅動結構
　　　21.2.1 pci_driver結構體
　　　21.2.2 PCI設備驅動的組成
　　　21.2.3 舊版內核的PCI設備探測
　　21.3 實例：Intel810主板聲卡驅動
　　21.4 總結
第4篇 Linux設備驅動測試、移植
　第22章 Linux設備驅動的調試
　　22.1 Linux開發(fā)環(huán)境建設
　　　22.1.1 實驗室建設
　　　22.1.2 工具鏈
　　　22.1.3 串口工具
　　22.2 GDB調試器用法
　　　22.2.1 GDB基本用法
　　　22.2.2 DDD圖形界面調試工具
　　22.3 Linux內核調試
　　22.4 內核打印信息-printk()
　　22.5 使用/proc
　　22.6 Oops
　　22.7 監(jiān)視工具
　　22.8 內核調試器
　　　22.8.1 kcore
　　　22.8.2 KDB
　　　22.8.3 KGDB
　　22.9 使用仿真器調試內核
　　22.10 應用程序調試
　　22.11 總結
　第23章 Linux設備驅動的移植
　　23.1 編寫可移植的設備驅動
　　　23.1.1 可移植的數(shù)據(jù)類型
　　　23.1.2 結構體對界
　　　23.1.3 LittleEndian與BigEndian
　　　23.1.4 內存頁面大小
　　23.2 巧用同類設備驅動
　　　23.2.1 巧用demo板驅動
　　　23.2.2 巧用類似芯片的驅動程序
　　　23.2.3 借用芯片廠商的范例程序
　　23.3 從Linux2.4移植設備驅動到Linux2.6
　　23.4 Linux與其他操作系統(tǒng)之間的驅動移植
　　23.5 總結
參考文獻